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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Termostato en dos microcircuitos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Una característica importante del termostato propuesto es que el calentador controlado por él siempre se enciende y apaga solo durante un número entero de períodos de tensión de red. Al mismo tiempo, no se forma un componente de corriente continua en la red, lo que puede afectar negativamente el rendimiento de los transformadores y otros dispositivos electromagnéticos conectados a la misma red. Este dispositivo se diferencia de varios análogos por la ausencia de histéresis en la característica de control, por lo que se logra un mantenimiento más preciso de la temperatura establecida, y por el nivel reducido de ruido de conmutación que genera. Un termostato que funciona de esta manera se describe en el artículo de S. Biryukov "Tsimistor Thermal Stabilizer" ("Radio", 1998, No. 4, págs. 50, 51), pero tiene una unidad de sincronización con la red más compleja y crea más interferencia.
El circuito del termostato se muestra en la fig. 1. Cuando se utiliza un triac VS1 del tipo indicado en él, puede controlar un calentador con una potencia de hasta 1 kW. El sensor de temperatura es el termistor RK1, que junto con las resistencias R1-R4 forma un puente de medición. La resistencia de ajuste R1 equilibra el puente a la temperatura que debe mantenerse. El voltaje extraído de la diagonal del puente se suministra al comparador ensamblado en el amplificador operacional DA1 sin retroalimentación. La resistencia R5 establece el modo de funcionamiento del amplificador operacional (consumo de corriente, velocidad máxima de variación del voltaje de salida). El nivel lógico de voltaje en la salida del comparador se vuelve bajo si la temperatura del ambiente en el que se encuentra el termistor excede la temperatura especificada, o alto en caso contrario. La señal de salida del amplificador operacional se envía al disparador de entrada D DD1.1. Y a la entrada del mismo disparador, a través del diodo VD3 y el divisor de voltaje R6R7, llegan pulsos, siguiendo la frecuencia de la red. Cambiar el disparador solo es posible aumentando las caídas de estos pulsos en los momentos en que el valor instantáneo de voltaje en el cable inferior de la red eléctrica en relación con su cable superior es de aproximadamente 6 V y está creciendo. Por lo tanto, los intervalos de tiempo entre cambios en el estado del disparador son siempre un múltiplo del período de la tensión de red, y los cambios en sí ocurren cerca de la transición de la tensión de red a través de cero. Un nivel lógico de voltaje alto en la salida (pin 1) del disparador DD1.1 significa que el calentador está habilitado y uno bajo, deshabilitado. Los pulsos generados por el circuito VD3R6R7 no solo sincronizan el disparador, sino que también cargan el condensador C2 a través del diodo VD1, cuyo voltaje, limitado por el diodo zener VD1 a aproximadamente 9 V, se utiliza para alimentar los microcircuitos del dispositivo. En el disparador DD1.2, que está conectado según el esquema de un repetidor no inversor de la señal aplicada a la entrada S, se fabrica una unidad para generar pulsos para controlar el triac VS1. En esta entrada, en cierta proporción, se suma la señal que llega a través del diodo VD4 desde la salida del disparador DD1.1, y el voltaje se rectifica mediante el puente de diodos VD5 entre el electrodo 2 y el electrodo de control del triac. Como resultado, un nivel de voltaje lógico alto está presente en la salida (pin 13) del disparador DD1.2 solo si es el mismo en la salida del disparador DD1.1, y el valor absoluto instantáneo del voltaje aplicado a el triac VS1 supera aproximadamente los 10 V. Incluso si hay un disparador DD1.1 en la salida que permite que la señal encienda el calentador, el triac VS1 se cierra al comienzo de cada medio ciclo. En el momento en que el valor instantáneo de la tensión de red aplicada a través del calentador alcance los 10 V, el nivel en la entrada S y la salida del disparador DD1.2 se volverá alto, el transistor VT1 se abrirá y el circuito de control triac estara cerrado. Después de un período de tiempo necesario para abrir el triac, el voltaje entre sus electrodos caerá a varios voltios. Como resultado, el nivel de voltaje en la entrada S del disparador DD1.2 y su salida también será bajo. Habiendo abierto el triac y se acabará el impulso que ya no hace falta. Pero el triac permanecerá abierto hasta el final del medio ciclo, cuando el valor de la corriente que fluye a través de él será menor que la corriente de mantenimiento. Debido al hecho de que la duración del pulso de control se mantiene automáticamente al mínimo suficiente para abrir el triac, la eficiencia del dispositivo aumenta. En los siguientes semiciclos, los procesos descritos se repiten hasta que, como resultado del calentamiento del termistor RK1, el nivel en la salida del disparador DD1.1 baja. En el momento en que se aplica la tensión de red al dispositivo, el condensador C2 descargado desvía la unión del emisor del transistor VT1, lo que evita su ruptura a corto plazo y elimina el aumento de corriente del colector asociado. La resistencia R11 iguala los potenciales del electrodo de control y el electrodo 1 del triac cerrado, evitando su apertura espontánea. El condensador C3 suprime el ruido impulsivo. En lugar del chip K561TM2 en el dispositivo, puede utilizar una serie similar K176. En este último caso, para aumentar la confiabilidad del dispositivo, es recomendable utilizar un diodo con barrera Schottky, por ejemplo, KD2A, como VD923. El amplificador operacional K140UD12 se puede reemplazar por KR140UD1208, MC1776CP1 y KR140UD12, teniendo en cuenta las diferencias en el tipo de paquete y la asignación de pines. En lugar del triac KU208G, puede instalar un dispositivo de la misma serie con índices G1, D1 u otro triac, diseñado para la corriente y voltaje de conmutación requeridos en estado cerrado de al menos 400 V. Por ejemplo, usando el triac TS106- 10-4 aumentará la potencia del calentador a 2 kW, y los triacs extranjeros MAC16D, BTA216-500B, hasta 3 kW. En este caso, se deben seleccionar correspondientemente el elemento fusible FU1 y el disipador de calor del triac. Con una potencia calefactora de hasta 1000 W, el triac necesita un disipador de calor con una superficie de refrigeración de al menos 150 cm2. En lugar del transistor KT605A, puede utilizar KT520A, KT969A, KT6135A, KT6105A, KT6107A, KT6139A, KT940A, KT9179A, 2N6517, MPSA44, MPSA45, KSP44, KSP45, BF844, ZTX458, así como cualquier transistor de la serie KT 604, KT605. Reemplazar el diodo KD209A y el puente de diodos KTs407A son dispositivos similares diseñados para un voltaje inverso de al menos 400 V. Puede, por ejemplo, usar diodos KD109V, KD221V, KD221G, KD243G-KD243Zh, KD105B-KD105D, KD209 con cualquier índice. 1N4004-1N4007. El puente de diodos puede ser KTs422G o DB104-DB107. Los diodos KD521A se reemplazan por diodos de silicio de baja potencia y el diodo Zener KS191Ts se reemplaza por KS191Zh, 1N5529, 1 N4103, BZX55C9V1. Condensador C3 - K73-17 u otra capacitancia de 0,1 .0,22 uF, apto para funcionamiento a tensión alterna de 220 V, 50 Hz. El termistor RK1 puede ser cualquier NTC, por ejemplo, KMT-1, KMT-4, KMT-10, KMT-11, MMT-1, MMT-4.
La apariencia del dispositivo ensamblado se muestra en la Fig. 2. Dado que los elementos instalados en su placa están conectados a una red con un voltaje potencialmente mortal de 220 V, se deben observar medidas de seguridad eléctrica al configurar y operar el termostato. La placa debe colocarse en una carcasa de material dieléctrico, el pomo del recortador también debe estar aislado. Antes de encender el dispositivo por primera vez, verifique la corrección y calidad de la instalación. Establecer un termostato se reduce a establecer límites de control de temperatura seleccionando las resistencias R1 y R2. Con los valores indicados en el diagrama, estos límites son muy amplios, por lo que es recomendable utilizar una resistencia de sintonización multivuelta de precisión (por ejemplo, SP1-3a) como R37, o limitar los límites a lo que es necesario para una aplicación particular del regulador. Entonces, si es necesario mantener la temperatura en el sótano en el rango de 2.4 ° C, la resistencia R1 puede tener una resistencia de 220 kOhm y R2 - 240 kOhm. En el caso de utilizar el termistor RK1 como sensor de temperatura remoto, se debe tener en cuenta que está conectado eléctricamente a la red eléctrica. Debe protegerse de contactos accidentales colocándolo, por ejemplo, en una carcasa de material aislante. El termistor remoto está conectado a la placa del dispositivo mediante un par de cables trenzados, cuya longitud no debe exceder uno o dos metros. No sumerja el termistor en líquido. Solo se puede hacer una excepción a esta regla con una impermeabilización confiable del termistor y de los cables adecuados para él.
El termostato considerado se puede utilizar para controlar el compresor del refrigerador, si se realizan cambios en su circuito, como se muestra en la Fig. 3. Dado que el compresor, a diferencia del calentador, debe encenderse cuando la temperatura en la cámara de refrigeración es más alta que la configurada y apagarse cuando es más baja, las entradas inversoras y no inversoras del amplificador operacional DA1 son invertido. Se introduce una retroalimentación positiva a través de la resistencia R12, que crea la histéresis necesaria para evitar que el compresor se encienda y apague con demasiada frecuencia. Si lo desea, el ancho de la zona de histéresis se puede cambiar seleccionando la resistencia R12.
Dado que el compresor del refrigerador es una carga inductiva, se recomienda mejorar la confiabilidad de su control, como se muestra en la Fig. 4, conéctelo en paralelo con el circuito triac VS1 RC. Autor: K. Gavrilov
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